現代煤化工是推動煤炭清潔高效利用的有效途徑，對拓展化工原料來源具有積極作用，已成為石油化工行業的重要補充。國家發展改革委等四部門聯合發布《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南(2022年版)》(以下簡稱《指南》)提出，現代煤化工行業先進與落后

　　產能并存，企業能效差異顯著。用能主要存在余熱利用不足、過程熱集成水平偏低、耗汽/耗電設備能效偏低等問題，節能降碳改造升級潛力較大。那么，現代煤化工節能降碳改造怎么做?本刊對石油和化學工業規劃院能源化工處處長兼副總工程師韓紅梅進行了獨家專訪。

　　煤制乙二醇改造壓力較大

　　中國石油和化工：現代煤化工產業目前的碳排放量大概是什么情況?

　　韓紅梅：《指南》中現代煤化工產業范圍包括煤制甲醇、煤制烯烴和煤制乙二醇。產業特征是煤氣化為龍頭、化學品為目標、產業化成熟度高、產業規模大。2020年，上述三者二氧化碳排放量合計約2.4億噸，占石化化工行業約17%，占煤化工行業約35%。

　　中國石油和化工：目前，煤制甲醇行業能效低于基準水平的產能約占25%;煤制乙二醇行業能效低于基準水平的產能約占40%。《指南》提出到2025年，煤制甲醇、煤制烯烴、煤制乙二醇行業達到能效標桿水平以上產能比例分別達到30%、50%、30%，基準水平以下產能基本清零。您如何看待這個目標?

　　韓紅梅：我國煤制甲醇自2000年以來加速發展，目前行業內企業生產規模和技術水平存在較大差距，能效低于基準水平的產能仍占約25%。煤制烯烴自2010年第一套示范裝置建成投產后快速發展，項目整體建設標準高，工程質量水平高，目前煤制烯烴全部產能的能效均達到基準水平以上。煤制乙二醇建設進程與煤制烯烴基本同步，但煤制乙二醇技術路線多，項目建設時以打通關鍵技術為主要目標，部分項目建設中對整體能量優化利用的設計不足，裝置能耗高，部分技術路線的工業化過程也不夠順利，目前煤制乙二醇能效低于基準水平的產能約占40%。

　　今后，建成時間早、裝置能耗高的煤制甲醇產能，以及建設時技術尚不夠成熟、裝置效率低的煤制乙二醇產能，是節能改造和淘汰退出的重點。對煤制甲醇和煤制乙二醇行業來說，實現能效基準水平以下產能基本清零還是有比較大的壓力的。

 

　　顛覆性前沿技術亟待突破

　　中國石油和化工：《指南》提出的工作方向包括加強前沿技術開發應用。目前現代煤化工的技術水平如何?有哪些前沿技術亟待開發和應用?

　　韓紅梅：我們國家的現代煤化工產業，尤其是納入到《指南》里的煤制甲醇、煤制烯烴、煤制乙二醇產業，整體技術水平是比較高的。我個人認為現在的前沿技術開發最主要的還是側重于合成技術。合成有幾個關鍵的環節，一個是核心的催化劑，再一個就是跟它配套的關鍵設備即合成反應器，還有整套工藝，這一塊如果能夠大幅提高技術水平，是非常有益的。比如合成氣直接法制烯烴(一步法)，這個技術如果成熟，就能夠大幅縮短生產工藝流程長度，也能夠降低產業化復雜程度，大幅節能降碳。

　　中國石油和化工：《指南》在前沿技術中，提到了綠氫與煤化工項目耦合，對此，您如何解讀?

　　韓紅梅：綠氫和煤化工的耦合，實際上是一種產業模式的創新和再升級，它的要點就是用可再生能源產生的綠電來電解水制氫，然后氫氣進一步作為化工的生產原料。煤化工的特點是煤里面碳多氫少，產品里面氫多碳少，所以中間需要一個變換反應過程。這個過程是一氧化碳加上水蒸氣生成氫氣和二氧化碳，在這個過程中是犧牲了一氧化碳，又產生了二氧化碳，這也是煤化工之所以產生大量二氧化碳的核心原因之一。如果綠氫加入進來，就可以適當降低變換的負荷。在這種情況下，煤化工的碳排放就可以降低，這是非常值得期待和探索的。

　　但是目前在綠氫用于煤化工的產業化實施方面存在不小的挑戰。比如光電、風電利用小時數低，如何與煤化工連續性生產相匹配;光電、風電波動性大，如何與煤化工穩定用電用氫的要求相適應;煤化工用電、用氫需求量大，光電與風電配套規模要求非常高;光電、風電經濟性與煤化工生產成本控制要求，目前綠氫成本大概是煤制氫的兩倍或更高，這些問題都需要在產業化推進的過程中逐步解決。從實施難易程度看，綠電用于煤化工宜先于綠氫用于煤化工。

　　中國石油和化工：煤化工企業在這方面可以做哪些工作?您有什么建議?

　　韓紅梅：現在有不少的企業在做這方面的探索，既有煤化工企業，比如寶豐能源投資建設太陽能電解水制氫儲能及綜合應用示范項目;也有國家能源集團這類既有煤化工項目、也要做可再生能源開發的企業，也在做這方面的一些前期工作。

　　煤化工企業可以自己投資，也可以和專門做綠電、綠氫的企業合作，最重要的還是降成本。如果加入的綠電、綠氫量比較大，成本足夠低，這樣生產出來的產品才能具備成本競爭力。畢竟煤化工產品大多是大宗產品，還要去跟別的技術路線競爭。不過，將來如果采用了綠氫，有可能通過綠色標簽認證來把它變成綠色環保產品，相應地可能會有一定的溢價空間，企業要做好溢價空間和成本之間的核算。

 

　　余壓余熱利用有待提升

　　中國石油和化工：《指南》中提出加快成熟工藝普及推廣，您能為我們的讀者做一下解讀嗎?

　　韓紅梅：成熟的綠色技術工藝，比如大型先進煤氣化技術、高效催化劑、高效甲醇合成等工藝技術，跟傳統的技術相比有更好的節能降碳效果。對于那些建廠比較早的，現在到了改造升級期的企業，如果是采用新技術來替代的話，應該是更現實的。而且這類技術實施起來成功的把握性也會更大一些。這種改造會對企業生產運營帶來一定的影響，可能涉及到短期停產。總體來講，這一類的技術升級，資金投入還是比較大的。

　　中國石油和化工：在不改變核心工藝流程的前提下，企業節能改造要做哪些工作?

　　韓紅梅：在不改變核心主體流程的情況下，其他的重點節能改造空間。一是關鍵動設備的節能，盡量采用能效高的設備。二是全廠能量系統整體優化。煤化工一個很大的特點就是副產余壓余熱量比較大，有一些工廠對余壓余熱利用不是特別的充分，這是一個改造的重點。這方面可以向優秀的煤制氮肥企業學習，他們在能量利用方面做得非常細致深入。

　　如果上面說的這些工作都已經做到了，企業就要在運行管理方面加強，這里面包括操作工人的節能意識，還有各種節能的管理措施要做到位。對煤化工來說，工廠良好的運行管理也是非常重要，煤化工企業都特別注重“安穩長滿優”的生產，就是讓所有的設備處在最好的運行狀態下，讓整個工廠都能夠發揮出它最好的效能。在這種情況下，能量利用應該是最合理、最優化的。

　　CO₂生產新材料意義較大

　　中國石油和化工：《實施指南》在廢物綜合利用部分提出，因地制宜開展變換等重點工藝環節二氧化碳捕集、利用及封存試點，對此您有何解讀?

　　韓紅梅：煤化工生產過程產生的二氧化碳濃度高達95%以上，可大幅降低捕集成本，有利于開展二氧化碳捕集、輸送與封存示范。如果要做CCS項目，煤化工產生的二氧化碳是一個最直接的、最低成本的可以利用的碳源，因為它可以減少捕集的成本。從封存這個角度講，封存需要一定的地質條件，需要周邊有廢棄油井氣井、鹽穴或巖穴等適宜儲存的場所，并不是在所有地方都能夠做封存。但是現在這個階段，我個人感覺煤化工企業還不具備大規模開展的條件。

　　中國石油和化工：《指南》提出推動二氧化碳生產甲醇、可降解材料、碳酸二甲酯等產品，您如何看待二氧化碳綜合利用?

　　韓紅梅：我認為加快開展二氧化碳制生物可降解塑料、碳酸二甲酯等產品技術開發與示范是比較有意義的。舉例來說，二氧化碳與環氧丙烷共聚，生成二氧化碳和環氧丙烷共聚物(PPC)為代表的脂肪族聚碳酸酯，可作為生物可降解塑料，在食品和醫用包裝領域具有應用價值。再比如二氧化碳與環氧丙烷生成碳酸丙烯酯，再與甲醇反應，生成碳酸二甲酯。這些作為材料利用的產品，具有更好的碳利用價值。

　　對于二氧化碳加氫制甲醇技術，我認為，目前其發展要點是打通技術瓶頸，摸索工程經驗，為未來低濃度二氧化碳加工利用提供技術基礎。因為我國有大量煤制甲醇，其生產過程中是需要采取變換反應的，如果是煤化工排放出來的二氧化碳，再去加氫制甲醇，則不如把氫放到生產過程里替代變換，那么可以直接減少二氧化碳的排放，這是用氫來減碳最直接的途徑，其效果遠遠好于末端治理二氧化碳。對煤化工來講，二氧化碳利用的切入點可能放在中間過程更合適。

　　如果放在更廣闊的領域看，我們還有大量的火電廠、鋼廠，也排放大量的二氧化碳，將來這些來源的二氧化碳需要治理的時候，二氧化碳制甲醇技術就能派上用場。我認為，我國的二氧化碳治理與利用應根據我國產業國情實際，排排順序;二氧化碳制甲醇技術在大規模應用方面，應該把目光放長遠，現階段做好技術開發，把它作為技術儲備是很有意義的。